太原市中心城區建設用地集約利用空間相關性分析

田紅霞 鄭海霞

摘 要：本文基于太原市中心城區建設用地節約集約利用潛力初始評價成果，采用空間自相關分析方法，利用各參評功能區集約度值，探索各類功能區在空間分布上的關聯。結果表明：土地集約利用水平在一定程度上存在集聚效應，功能區集約利用水平提高的同時具有較強的輻射能力。同時，集聚效應在分布范圍上有一定的局限性，高-高集聚區的邊緣地帶分布著低-高離散區，低-低集聚區的邊緣地帶分布著高-低離散區。

關鍵詞：空間自相關；集約利用；中心城區

文章編號：1004-7026（2018）01-0035-03 中國圖書分類號：F299.23 文獻標志碼：A

2014 年國土資源部發布發布了《城市建設用地節約集約利用評價操作手冊》[1]（以下簡稱《操作手冊》），要求參評城市以2014年12月31日為評價時點，開展城市建設用地節約集約利用評價工作。本文在完成太原市中心城區節約集約利用潛力初始評價工作的基礎上，為深入研究太原市中心城區建設用地集約用地水平的空間分布特征與規律，利用各參評功能區集約度值，開展空間自相關分析，探索各類功能區在空間分布上的關聯。

空間自相關是空間統計學的一種方法，它反映的是一個區域單元上某一屬性與鄰近區域單元上同一屬性的相關程度，能夠方便探測空間要素或其屬性值在區域整體和局域的空間自相關性大小[2]。空間自相關分析可以很好地揭示各現象在地域分布上的空間關聯[3]，已經成為GIS研究領域中的重要研究方法。空間相關分析最為常用的計算方法是Moran's I、Geary's C、Getis以及空間自相關系數圖等。本文選擇Moran's I指數，從全域Moran's I和局域Moran's I兩個角度分析太原市中心城區功能區集約度的空間自相關性和聚集分布特征，得出其在空間分布上的規律。

1 基礎數據

依據《操作手冊》，太原市中心城區共劃分了六類共716個功能區，居住功能區443個商業功能區96個，工業功能區58個，教育功能區58個，行政辦公功能區18個，其他功能區43個。采用《操作手冊》規定的評價指標體系，在資料搜集和數據處理基礎上，計算各功能區集約利用指數，并將其劃分為集約利用區、中度利用區、低度利用區三種類型，功能區劃分與功能區土地利用評價結果如表1。

2 研究方法

Global Moran's I（全域空間相關指數）是應用較廣泛的一種空間自相關性判定指標，用于驗證整個研究區域的空間模式，即假設空間是同質的，只存在一個充滿整個區域的趨勢。

Wij表示區位相鄰矩陣；n為區域單元個數；Xi和Xj分別為i和j空間單元屬性數據值，Wij=1 代表空間單元相鄰， Wij=0代表不相鄰， i≠j，Wii=0。

Moran's I值結果介于-1到1之間，I>0為正相關，數值越大表示空間分布的相關性越大；I<0為負相關，數值越小表示相關性越小；I趨于0時，代表空間分布呈現隨機分布的情形。檢驗統計量用Z統計量。

局部空間自相關分析的Moran 散點圖，常來研究局部的空間不穩定性。 Moran 散點圖相對于別的分析方法，優勢在于能夠進一步具體區分區域單元和其鄰居之間屬于高值和高值、低值和低值、高值和低值、低值和高值之中的哪種空間聯系形式[4]。

本文運用Geoda軟件，計算Global Moran's I（全域空間相關指數）與Local Moran's I（局域空間相關指數），生成Moran 散點圖，研究太原市中心城區716個功能區的空間集聚情況。

3 結果分析

運用Geoda軟件，創建距離空間權重矩陣，計算全局空間相關指數，各功能區集約度Glabal Morans I值為0.15，檢驗指數Z為13.15，為顯著性相關，表明各功能區集約度整體上具有正相關性，隨著距離的增大而衰減，有高集約度區域與高集約度區域相鄰接，低集約度區域與低集約度區域相鄰接的趨勢。

以集約度指數為統計字段，進行局域空間相關指數分析，制作局部空間自相關分析的Moran 散點圖與空間聚類圖。Moran散點圖的四個象限，分別對應區域單元與其鄰居之間四種類型的局部空間聯系形式。本文中，落入第一象限（H-H）的226個功能區和第三象限（L-L）的75個功能區分別表示某功能區與其他相鄰功能區的集約度皆高（皆低），功能區的集約度分布表現為空間正相關性；位于第二象限（L-H）47個功能區和第四象限（H-L）的46個功能區分別表示某功能區的集約度較低（高），其周邊功能區的集約度卻較高（低），因而與相鄰功能區的集約度分布表現為空間負相關。

根據空間聚類分布圖，空間正相關的功能區分布呈顯著的規律性分布。集約度高的空間正相關的功能區主要分布在城市中心汾河兩岸，周邊散落分布著低值功能區被高值功能區包圍的空間負相關功能區；集約度低的空間正相關功能區主要分布在城市周邊邊緣地帶，周邊散落分布著高值功能區被低值功能區包圍的空間負相關功能區。檢驗結果如圖3，p值在0.05的顯著性水平下顯著的功能區有95個，p值在0.01的顯著性水平下顯著的功能區有299個。

對照功能區類型分布情況，高-高集聚區多為居住功能區，低-低集聚區多為工業功能區。傳統居住區的形成，集中了較為便利的交通和生活設施以及基礎教育等城市公共資源，吸引了較多的人口，也形成了較強的集聚效應。圖中所示低-低集聚區為較大面積的老工業廠區，集約利用水平低，隨著產業結構調整以及工業入園等政策，亟待通過搬遷改造，利用騰退土地，發展現代服務業和戰略性新興產業，如設計咨詢、科技、金融、電子商務、現代物流等生產性服務業，提升集約用地水平。

4 研究結論

4.1 空間正相關區域集聚效應強

運用空間自相關分析，可以在設定顯著性水平下對因位置鄰近而產生的屬性上相似性進行定量研究，可用于研究中心城區功能區集約利用水平的空間分布規律。太原市中心城區功能區集約利用類型分布大致呈圈層結構，集約利用水平區域差異明顯。低度利用型功能區大多分布在中環線（北中環街-東中環路-南中環街-西中環路）周邊，集約利用型和中度利用型功能區大多分布在內環線（北大街-建設路-南內環街-和平路）以內區域。集約度高-高集聚區也位于內環線以內區域。這說明土地集約利用水平在一定程度上存在集聚效應，功能區集約利用水平提高的同時具有較強的輻射能力。同時，集聚效應在分布范圍上有一定的局限性，高-高集聚區的邊緣地帶分布著低-高離散區，低-低集聚區的邊緣地帶分布著高-低離散區。

4.2 集約用地潛力集中在城市的南部和北部

城市中心區集約利用水平比較高，城市南、北部集約利用水平較低，集約用地潛力相對較大，應在開發利用潛力的同時，結合區域定位適度發展。根據太原市城市總體布局，城市南部規劃在機場南部建設具有國際競爭力的科技創新園區，推動太原南部地區與晉中市區協調發展，建設現代化新城；統籌規劃晉陽湖整個文化生態區的景觀設計，使其與長風商務區、龍城大街等整體建成“晉陽湖—龍城”一個新的市級中心；城市北部規劃推動城北污染企業及軍工企業的搬遷改造，建設北部新區中心。因此，隨著太原市“南移”“北優”發展的推進，中心城區的用地潛力將可進一步得以挖掘，整個城市的集約用地水平將得以提升。

參考文獻：

[1]城市建設用地節約集約利用評價操作手冊（2015年）[S].

[2]張松林，張昆.空間自相關局部指標Moran指數和G 系數研究[J].大地測量與地球動力學，2007，27（3）：31-34.

[3]梁艷平，鐘耳順，朱建軍. 城市人口分布的空間相關性分析[J]. 工程勘察，2003，4：48-50.

[4]高凱，周志翔，楊玉萍.長江流域土地利用結構及其空間自相關分析[J].長江流域資源與環境，2010，19（21）：13-20.